дифракция частиц

ДИФРАКЦИЯ ЧАСТИЦ - упругое когерентное рассеяние микрочастиц объектами (т. е. рассеяние, происходящее без изменения рассеивающего объекта), при к-ром из нач. пучка частиц возникают отклонённые от него дифракц. пучки. Д. ч. имеет место при рассеянии нейтронов, электронов, атомов, молекул; рассеивающими объектами являются кристаллы, молекулы жидкостей и газов. Направление и интенсивность дифракц. пучков зависят от строения (атомного состава и структуры) и размера рассеивающего объекта, а также длины волны де Бройля частиц.

Д. ч.- следствие их волновой природы. Идея Л. де Бройля о корпускулярно-волновом дуализме материи впервые получила эксперим. подтверждение с открытием дифракции электронов (1927); позднее наблюдалась также дифракция атомов, молекул, нейтронов, протонов.

Поведение микрочастиц подчиняется квантовым законам и описывается Шрёдингера уравнением (в нерелятивистском приближении):

где - волновая ф-ция частицы, Е и U - её полная и потенц. энергии.

В соответствии с общей постановкой задачи дифракции решение этого ур-ния представляет собой сумму двух ф-ций: , где ф-ция свободного движения частицы (U=0)имеет вид плоской волны:

где , а длина волны , т. е. определяется массой т и энергией E (или импульсом mv, v - скорость) частицы, а - ф-ция дифрагированных (рассеянных) частиц, не содержащая в себе волн, идущих из бесконечности (причинности принцип ).Нач. волна взаимодействует с объектом, характер этого взаимодействия и строение объекта описываются ф-цией U(х, у, z). Решение ур-ния (1) даёт описание дифракц. картины в реальном координатном пр-ве, причём определяет вероятность попадания рассеянной частицы в данную точку.

При дифракции частиц того или иного сорта проявляется физ. специфика их взаимодействия с веществом. Так, рассеяние электронов определяется эл.- статич. потенциалом атомов , так что , где е - заряд электрона; при рассеянии нейтрона осн. вклад в потенц. энергию U вносит их взаимодействие с ядром, а также с магн. моментом атома (см. Дифракция электронов, Дифракция нейтронов, Дифракция атомов и молекул). Тем не менее явления Д. ч. всех типов, а также дифракции рентгеновских лучей очень сходны и описываются одинаковыми или очень близкими ф-лами, различающимися множителями - атомными амплитудами. Mн. явления дифракции света также находят аналоги в Д. ч.

Д. ч. используется в структурном анализе вещества (см. Нейтронография, Электронная микроскопия, Электронография).

Лит.: Тартаковский П. С., Экспериментальные основания волновой теории материи, Л.- M., 1932; Пинскер 3. Г., Дифракция электронов, M.- Л., 1949; Вайнштейн Б. К., Структурная электронография, M., 1956; Каули Дж., Физика дифракции, пер. с англ., M., 1979; Lаuе M. vоn, Materiewellen und ihre Interferenzen, 2 Aufl., Lpz., 1948. Б. К. Вайнштейн.

   <<      Предметный указатель      >>